BR112018015077B1 - Processo e dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um método e um dispositivo para tratamento térmico de um componente metálico (1). O processo compreende pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente (1), b) ajustar uma diferença de temperatura entre pelo menos uma primeira subárea (2) e pelo menos uma segunda subárea (3) do componente (1 ), c) moldar e/ou arrefecer, pelo menos parcialmente, o componente (1) em uma ferramenta de temperagem por compressão (4), d) tratar posteriormente mecanicamente a pelo menos uma primeira subárea (2) do componente (1).

Description

[0001] A invenção se refere a um método e um dispositivo para tratamento térmico de um componente metálico. A invenção é aplicada, particularmente, em têmperas parciais de componentes eventualmente pré-revestidos, preferencialmente, a partir de um aço manganês-boro de alta resistência.

[0002] Para a produção de componentes de carroceria de veículos relevantes para a segurança, é necessário temperar a chapa de aço durante ou após a moldagem em um componente de carroceria. Para isso, estabeleceu-se um processo de tratamento térmico, que é denominado como “têmpera com prensa”. Nesse caso, a chapa de aço, que normalmente é disponibilizada na forma de uma placa, é aquecida inicialmente em um forno e posteriormente, durante a deformação em uma prensa, é arrefecida e, através disso, endurecida.

[0003] Através do aquecimento e temperagem por compressão, ocorre, geralmente uma modificação geométrica (embora pequena) do componente em relação ao estado não aquecido. Isso exige, normalmente, um corte da chapa de aço no contorno desejado, posterior à temperagem por compressão. Normalmente, um corte posterior pode ser dispensado apenas se a especificação de tolerância para o componente a ser produzido for abrangente de tal modo que essa modificação ainda se encontre permitida dentro das tolerâncias. Nas áreas de aplicação típicas da temperagem por compressão, as especificações de tolerância permitidas não, contudo, frequentemente mais estreitas.

[0004] Além disso, deve se observar que, as placas de aço, após a temperagem por compressão, apresentam, geralmente, uma resistência à tração superior a 1000 MPa [Mega pascal]. Por isso, os componentes temperados ainda podem ser seccionados apenas com processos especiais. Um processo fundamentalmente aplicável para isso é o denominado corte rígido. Contudo, para isso, são necessárias ferramentas que possam atravessar um aço com resistência à tração superior a 1000 MPa. Por um lado, o corte rígido prolonga o comprimento de fabrico e, por outro, as ferramentas necessárias para isso trazem custos elevados, estão sujeitas a desgaste elevado e são de manutenção intensiva. Portanto, o corte rígido não se mostrou vantajoso, portanto, na produção industrial em série.

[0005] Um dos processos comuns de produção industrial em série é o corte a laser. Por meio disso, os componentes temperados são cortados por meio de pelo menos um feixe de laser no contorno final desejado. O corte a laser apresente, contudo, a desvantagem de que necessita de ciclo longos, custos elevados de energia e investimentos.

[0006] Partindo disso, é objetivo da presente invenção solucionar pelo menos parcialmente os problemas ilustrados relacionados ao estado da técnica. Particularmente, devem ser oferecidos um processo e um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico, que permitam, na produção industrial em série, a produção de um componente temperado por compressão com contornos os mais precisos possíveis. Além disso, o processo e o dispositivo devem ser executados ou operados com custos energéticos os mais regrados possíveis e/ou realizados ou produzidos com custos de investimentos os mais regrados possíveis. Além disso, tanto o processo como o dispositivo devem permitir, particularmente, um tempo de ciclo o menor possível.

[0007] Esses objetivos são solucionados pelas características das reivindicações independentes. Outras modalidades vantajosas da solução aqui sugerida são especificadas nas reivindicações dependentes. Deve-se indicar, portanto, que as características executadas individualmente nas reivindicações de patente dependentes podem ser combinadas entre si de qualquer modo tecnicamente significativo e definem outras modalidades da invenção. Além disso, as características especificadas nas reivindicações são apresentadas e esclarecidas a seguir, sendo que, outras modalidades preferidas da invenção são representadas.

[0008] Um processo de acordo com a invenção para o tratamento térmico de um componente metálico apresenta pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente, b) ajustar uma diferença de temperatura entre pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente. c) moldar e arrefecer, pelo menos parcialmente, o componente na ferramenta de temperagem por compressão, d) tratamento posterior mecânico da pelo menos uma primeira subárea do componente.

[0009] A sequência especificada nas etapas de processo a), b), c), e d) ocorre em um transcorrer regular do processo. Uma ou mais etapas do processo podem ser realizadas ao mesmo tempo, sequencialmente e/ou pelo menos parcialmente paralelas. De forma preferida, o processo é realizado com um dispositivo aqui apresentado. O processo sugerido serve, particularmente, para produzir um componente temperado por compressão com contornos os mais precisos possíveis.

[0010] O processo sugerido permite, de forma essencialmente vantajosa, a produção de um componente com contornos os mais precisos possíveis, na produção industrial em série. Isso é permitido, particularmente, pelo fato de que o componente, antes do tratamento posterior, sofre um tratamento térmico parcialmente diversificado, de tal modo que uma área de tratamento posterior do componente obtenha uma estabilidade menor que uma outra área do componente. Isso permite a vantagem de que o tratamento posterior possa ser realizado mecanicamente, particularmente, sem elevado desgaste da ferramenta, de modo que, possa ser dispensado o corte a laser que implica em custos elevados de energia e investimentos. O tratamento posterior mecânico pode ocorrer de forma comparativamente rápida, de modo que o processo permite, a partir disso, particularmente, um tempo de ciclo o mais curto possível.

[0011] Pelo componente metálico trata-se, preferencialmente, de uma placa metálica, uma chapa de aço ou um produto semiacabado deformado pelo menos parcialmente. O componente metálico é formado, de modo preferido, com ou a partir de aço (temperável), por exemplo, um aço manganês-boro, por exemplo, com a denominação 22MnB5. De forma ainda mais preferida, o componente metálico é previamente revestido pelo menos em grande parte com um revestimento (metálico). Por revestimento metálico pode se tratar, por exemplo, de um revestimento que contenha zinco (primário) ou revestimento que contenha alumínio e/ou silício (primário), particularmente, um revestimento alumínio/silício (AL/Si).

[0012] Na etapa a) o componente (completo) é aquecido, particularmente, em um primeiro forno. De forma preferida, o componente é aquecido em um primeiro forno de forma homogênea e/ ou uniforme. De forma ainda mais preferida, o componente é aquecido no primeiro forno (exclusivamente) por meio de calor por radiação, por exemplo de pelo menos um elemento térmico que funciona eletricamente (o componente que não entra em contato com o corpo ou eletricamente), como, por exemplo, um circuito térmico e/ou um filamento térmico, e/ou de pelo menos um tubo de radiação (aquecido a gás).

[0013] De acordo com uma modalidade vantajosa, é sugerido que o componente seja aquecido, na etapa a) por meio de calor por radiação e/ou convecção em torno de pelo menos 500 K [Kelvin], de forma preferida, em torno de pelo menos 700 K ou mesmo, em torno de pelo menos 800 K. Particularmente, é aquecido na etapa a) sem contato, particularmente, sem contato termo condutivo e/ou elétrico, a um filamento térmico que funciona eletricamente.

[0014] Preferencialmente, o componente é aquecido na etapa a) a uma temperatura abaixo da temperatura AC3, ou mesmo abaixo da temperatura ACI. A temperatura ACI é a temperatura, a partir da qual se iniciar a conversão de estrutura de ferrita para austenita em um aquecimento de um componente metálico, particularmente, componente de aço. A temperatura AC3 é a temperatura, a partir da qual termina ou se encerra (completamente) a conversão de estrutura de ferrita em austenita no aquecimento de um componente metálico, particularmente, componente de aço. De forma alternativa, o componente é aquecido, na etapa a), a uma temperatura acima da temperatura AC3.

[0015] De forma preferida, o componente é deslocado, após a etapa a) e antes da etapa b), para uma estação de tratamento de têmpera. Para isso, pode ser previsto, por exemplo, um dispositivo de transporte, que contém, por exemplo, pelo menos um plano de rolamento e/ou um robô (industrial). De forma particularmente preferida, o componente é movido de um primeiro forno para uma estação de tratamento de têmpera. Particularmente, o componente percorre, do primeiro forno até a estação de tratamento de têmpera, uma trajetória de pelo menos 0,5 m [metros]. Por meio disso, o componente pode ser posto em contato com o ar ambiente ou dentro de uma atmosfera de proteção.

[0016] De acordo com uma modalidade vantajosa é sugerido que o ajuste da diferença de temperatura na etapa b) ocorra pelo arrefecimento da pelo menos uma primeira subárea e/ou aquecimento da pelo menos uma segunda subárea. De forma preferida, na etapa b), ocorre um arrefecimento parcial ativo, condutivo e/ou convectivo da pelo menos uma primeira subárea do componente, particularmente, de uma estação de tratamento de têmpera. Após o arrefecimento, o componente apresenta temperaturas (do componente) parcialmente diversas, sendo que, é ajustada uma diferença de temperatura entre uma primeira temperatura da pelo menos uma primeira subárea e uma segunda temperatura da pelo menos uma segunda subárea do componente. A partir disso, podem ser ajustadas, na etapa b) várias (diversas) diferenças de temperatura entre as subáreas do componente. Assim, é possível, por exemplo, ajustar, no componente, três ou mais subáreas com temperaturas respectivamente diferentes uma da outra.

[0017] De forma preferida, o ajuste da diferença de temperatura na etapa b) ocorre de tal modo que uma (primeira) temperatura da pelo menos uma primeira subárea do componente seja menor que uma (segunda) temperatura da pelo menos uma segunda subárea do mesmo componente. De forma ainda mais preferida, na etapa b), é ajustada uma diferença de temperatura de pelo menos 50 K, de forma preferida, de pelo menos 100 K ou mesmo, de pelo menos 150 K, entre a pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente. Por primeira subárea se trata, normalmente, de uma subárea (dúctil, no componente produzido tratado) ou de uma subárea que contém estabilidade menor (em comparação à segunda subárea). Por segunda subárea se trata, normalmente, de uma subárea no componente produzido tratado, em comparação à subárea temperada ou de uma subárea que contém estabilidade elevada (em comparação à primeira subárea).

[0018] Ca so, na etapa b), seja previsto um arrefecimento (ativo) da pelo menos uma primeira subárea, esse ocorre, de forma preferida, de modo convectivo, de forma particularmente preferida, por meio de pelo menos um bocal que fornece um fluido. Por meio disso, o bocal pode ser disposto na estação de tratamento de têmpera e alinhado à primeira subárea. Por fluido, pode se tratar, por exemplo, de ar, nitrogênio, água ou uma mistura dos mesmos. De forma especialmente preferida, o arrefecimento ocorre por meio de um campo do bocal com vários bocais que fornecem respectivamente um fluido, sendo que, de forma particularmente preferida, a forma do campo do bocal e/ou a disposição dos vários bocais é ajustada na geometria (a ser obtida) da pelo menos uma primeira subárea do componente.

[0019] Preferencialmente, a pelo menos uma primeira subárea se arrefece na etapa b) a uma temperatura abaixo da temperatura ACI. De forma particularmente preferida, a pelo menos uma primeira subárea na etapa b) se arrefece (ativamente) a uma temperatura abaixo da temperatura ACI. De forma preferida, a pelo menos uma primeira subárea, na etapa c), é arrefecida a uma temperatura abaixo de 550°C [graus Celsius] (823,15 K), de forma particularmente preferida, abaixo de 500°C (773,15 K) ou mesmo abaixo de 450°C (723,15 K).

[0020] De forma particularmente alternativa ou adicional a um arrefecimento (ativo) da pelo menos uma primeira subárea, o ajuste da diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea e a pelo menos uma segunda subárea do componente (também) pode ocorrer pelo fato de que a pelo menos uma primeira subárea é isolada, separada, delimitada e / ou selada termicamente, pelo menos parcialmente. De forma preferida, a pelo menos uma primeira subárea (nesse caso) é pelo menos parcialmente isolada, separada, demarcada e / ou vedada, particularmente, por meio de pelo menos uma cobertura, blindagem e/ou parede de separação da pelo menos uma segunda subárea e/ou de uma fonte de calor, como, por exemplo, um filamento térmico (elétrico). Particularmente, se a pelo menos uma primeira subárea do componente não for arrefecida de forma ativa é particularmente preferido que, na etapa b), pelo menos uma terceira subárea do componente é arrefecida de forma ativa, por exemplo, convectiva e/ou condutiva e/ou a energia térmica é inserida (de forma ativa) na pelo menos uma segunda subárea do componente. Assim, na terceira subárea pode ser ajustada uma estabilidade (ainda) menor que na primeira subárea. Preferencialmente, na etapa b), pelo menos uma terceira subárea do componente é arrefecida em torno de pelo menos 50 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 100 K ou mesmo, em torno de pelo menos 150 K.

[0021] De forma preferida, na etapa b), ocorre, particularmente, em uma estação de tratamento de têmpera e/ou, simultaneamente ou pelo menos parcialmente paralela um arrefecimento (ativo) ou um arrefecimento ou mesmo um “deixar esfriar” da pelo menos uma primeira subárea do componente, uma inserção de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente. Preferencialmente, a pelo menos uma segunda subárea do componente, durante a etapa b), é impactada na estação de tratamento de têmpera (exclusivamente) com uma radiação térmica, que é criada e/ou irradiada, por exemplo, por pelo menos um elemento térmico (o componente que não entra em contato) operado ou aquecido eletricamente, disposto, particularmente, na estação de tratamento de têmpera, como, por exemplo um circuito térmico e/ou um filamento térmico, e/ou por pelo menos um tubo de radiação (aquecido a gás), disposto, particularmente, na estação de tratamento de têmpera.

[0022] A inserção de energia térmica dentro da pelo menos uma segunda subárea do componente pode ocorrer de tal modo que seja pelo menos reduzida a redução de temperatura da temperatura de pelo menos uma segunda subárea e/ou uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subárea, durante a etapa b) e/ou durante a permanência do componente na estação de tratamento de têmpera. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura acima da temperatura AC3. De forma alternativa, a inserção de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente na estação de tratamento de têmpera pode ocorrer de tal modo que, pelo menos uma segunda subárea do componente seja (significativamente) aquecida, particularmente em torno de pelo menos aprox. 50 K. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura abaixo da temperatura AC3, ou mesmo abaixo da temperatura ACI.

[0023] De forma preferida, o componente é movido, após a etapa b) e antes da etapa c), para um segundo forno. De forma particularmente preferida, o componente (nesse caso) é movido da estação de tratamento de têmpera para um segundo forno. Para isso, pode ser previsto, por exemplo, um dispositivo de transporte, que contém, por exemplo, pelo menos um plano de rolamento e/ou um robô (industrial). De forma preferido, o componente percorre, da estação de tratamento de têmpera até o segundo forno, uma trajetória de pelo menos 0,5 m. Por meio disso, o componente pode ser posto em contato com o ar ambiente ou dentro de uma atmosfera de proteção. De forma preferida, o componente é passado, imediatamente após a remoção da estação de tratamento de têmpera, diretamente para o segundo forno.

[0024] Preferencialmente, após a etapa b) e antes da etapa c), ocorre um aquecimento pelo menos da pelo menos uma primeira subárea do componente, particularmente, em um segundo forno, de forma preferida, em torno de pelo menos 50 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 100 K ou mesmo, em torno de pelo menos 150 K. De forma alternativa ou adicional, após a etapa b) e antes da etapa c) pode ocorrer um aquecimento de pelo menos uma terceira subárea do componente, particularmente, em um segundo forno, de forma preferida, em torno de pelo menos 100 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 150 K ou mesmo, em torno de pelo menos 200 K. Caso o aquecimento da pelo menos uma terceira subárea ocorrer de forma adicional ao aquecimento da pelo menos uma primeira subárea, esses processos de aquecimento podem ocorrer simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela.

[0025] De forma particularmente preferida, pelo menos uma primeira subárea ou pelo menos uma terceira subárea do componente é aquecida no segundo forno (exclusivamente) por meio de calor por radiação, por exemplo, de pelo menos um elemento térmico que funciona eletricamente (o componente que não entra em contato), como, por exemplo, um circuito térmico e/ou um filamento térmico, e/ou de pelo menos um tubo de radiação (aquecido a gás). De forma ainda mais preferida, particularmente, simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela, para o aquecimento da pelo menos uma primeira subárea e/ou da pelo menos uma terceira subárea, a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida no segundo forno em torno de pelo menos 50 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 70 K ou mesmo em torno de pelo menos 100 K, particularmente, (exclusivamente) por meio de calor por radiação. De forma particularmente preferida, a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida no segundo forno, a uma temperatura acima da temperatura ACI ou mesmo, acima da temperatura AC3. De forma alternativa, particularmente, simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela ao aquecimento da pelo menos uma primeira subárea e/ou a pelo menos uma terceira subárea, é pelo menos reduzida uma redução de temperatura da temperatura da pelo menos uma segunda subárea e/ou uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subárea durante a permanência do componente no segundo forno.

[0026] Em outras palavras, após a etapa b) e antes da etapa c), pode ocorrer uma entrada de energia térmica, particularmente, por meio de calor por radiação, em todo o componente. Por exemplo, pode ser previsto, para isso, um segundo forno, que pode apresentar um espaço interno do forno que pode ser aquecido (exclusivamente), por meio de calor por radiação, no qual, pode ser ajustada preferencialmente uma temperatura interna (quase) uniforme. A inserção de energia térmica na pelo menos uma primeira subárea do componente ocorre no segundo forno preferencialmente de tal modo que a temperatura da pelo menos uma primeira subárea seja elevada em torno de pelo menos 50 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 100 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 150 K ou até mesmo, em torno de pelo menos 200 K. Se for prevista pelo menos uma terceira subárea, a inserção de energia térmica na pelo menos uma terceira subárea do componente ocorre no segundo forno, preferencialmente, de tal modo que a temperatura da pelo menos uma terceira subárea seja elevada em torno de pelo menos 100 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 120 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 150 K ou até mesmo, em torno de pelo menos 200 K.

[0027] A inserção de energia térmica dentro da pelo menos uma segunda subárea do componente pode ocorrer no segundo forno, preferencialmente, de tal modo que seja pelo menos reduzida a redução de temperatura da temperatura de pelo menos uma segunda subárea e/ou uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subárea durante a permanência do componente no segundo forno. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura acima da temperatura AC3. De forma alternativa, a inserção de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente no segundo forno ocorre de tal modo que a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida (significativamente) pelo menos, particularmente, em torno de pelo menos 50 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 70 K ou mesmo em torno de pelo menos 100 K; e/ou a uma temperatura acima da temperatura ACI ou mesmo acima da temperatura AC3. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura abaixo da temperatura AC3, ou mesmo abaixo da temperatura ACI.

[0028] Caso seja previsto um segundo forno, ocorre, etapa c), de forma preferida, um deslocamento do componente do segundo forno para a ferramenta de temperagem por compressão. De forma preferida, o movimento do segundo forno para a ferramenta de temperagem por compressão ocorre por meio de um dispositivo de transporte que compreende, por exemplo, pelo menos um plano de rolamento e/ou um dispositivo de manipulação, particularmente, um robô (industrial). De forma particularmente preferida, o componente percorre, do segundo forno até a ferramenta de temperagem por compressão, uma trajetória de pelo menos 0,5 m. Por meio disso, o componente pode ser posto em contato com o ar ambiente ou dentro de uma atmosfera de proteção. De forma preferida, o componente é passado, imediatamente após a remoção do segundo forno, diretamente para a ferramenta de temperagem por compressão.

[0029] Na etapa d) ocorre um tratamento posterior (pura ou exclusivamente) mecânico, particularmente, corte da pelo menos uma primeira subárea do componente. De forma preferida, o tratamento posterior mecânico compreende pelo menos um corte, secção, serragem, fresagem e / ou aplainamento. De forma particularmente preferida, na etapa d) ocorre um corte mecânico dentro da e/ou na pelo menos uma primeira subárea do componente. Além disso, de forma preferida, na etapa d) ocorre um corte mecânico do componente na área da pelo menos uma primeira subárea. Preferencialmente, o tratamento posterior mecânico compreende uma punção de pelo menos uma primeira subárea do componente. De forma particularmente preferida, o tratamento posterior, particularmente, corte ou punção, ocorre de tal modo que uma grande parte, particularmente, pelo menos 70% ou mesmo, pelo menos 85%, da primeira subárea do componente é removida e/ou separada (residualmente) do componente. Além disso, de forma preferida, na etapa d) ocorre uma separação sem corte e/ou adiabática, particularmente, de pelo menos uma grande parte, particularmente, pelo menos 70% ou mesmo, de pelo menos 85%, da primeira subárea do componente (do componente residual). Uma separação adiabática pode, nessa ocasião, ser entendida particularmente como uma deformação plástica de velocidade elevada na zona de separação, que leva, particularmente, um aquecimento reforçado e, com isso, a resolução ou amolecimento da estrutura. Devido à velocidade elevada preferida do processo de separação não ocorre particularmente (quase) qualquer transferência de calor na zona de bordo do material (da zona de separação).

[0030] De acordo com uma modalidade vantajosa é sugerido que o tratamento posterior mecânico seja executado em uma etapa d) com pelo menos uma ferramenta de corte mecânica. De forma preferida, a ferramenta de corte mecânica apresenta pelo menos (relativamente) dois meios de separação e/ou meios de corte que vão de encontro e/ou que se afastam um do outro, como, por exemplo, cortes ou lâminas. Além disso, de forma preferida, por ferramenta de corte se trata de uma tesoura conduzida manualmente e/ou automaticamente. De forma particularmente preferida, a ferramenta de corte é acionada eletricamente, pneumaticamente e / ou hidraulicamente.

[0031] De acordo com uma modalidade vantajosa é sugerido que o componente, durante o tratamento posterior mecânico, seja mantido em uma ferramenta de temperagem por compressão. De forma preferida, o tratamento posterior mecânico ocorre enquanto o componente é fixado, encaixado, tensionado e/ou pressionado na ferramenta de temperagem por compressão. Preferencialmente, o tratamento posterior mecânico ocorre imediatamente após a moldagem e/ou arrefecimento (realizado pela ferramenta de temperagem por compressão). Particularmente, o tratamento posterior mecânico ocorre na ferramenta de temperagem por compressão.

[0032] De acordo com uma outra modalidade vantajosa é sugerido que a pelo menos uma primeira subárea do componente forme uma área de flange e/ou uma área para um rebaixo. De forma preferida a pelo menos uma primeira subárea forma um flange de junção do componente. De forma ainda mais preferida a pelo menos uma primeira subárea forma uma área de borda do componente. De forma particularmente preferida, a área de borda circunda todo o componente.

[0033] De forma ainda mais preferida, a pelo menos uma primeira subárea forma pelo menos uma tira que corre pelo menos parcialmente ao longo de um contorno (externo) do componente ou ao longo de uma borda (externa) do componente.

[0034] Aqui, as tiras podem se estender (partindo da borda (externa) do componente ou partindo do contorno (externo), pelo menos 0,005 m [metros], de forma preferida, pelo menos 0,01 m ou mesmo, pelo menos 0,1 m e/ou até 0,3 m, preferencialmente, até 0,2 m ou mesmo, até 0,1 m ao centro do componente. As tiras podem apresentar, transversal ao seu sentido de extensão, ao longo do contorno (externo) ou ao longo da borda (externa) do componente, uma largura de tira (homogênea ou não homogênea) de preferencialmente 0,05 m a 0,15 m, de forma particularmente preferida, de aprox. 0,1 m. De forma preferida, a tira é formada longo de todo o contorno (externo) do componente ou ao longo de toda a borda (externa) do componente. Com isso, o componente pode ser executado com uma borda dúctil do componente, que permite um corte mais fácil do contorno (externo) do componente.

[0035] De acordo com um outro aspecto, é sugerido um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico que compreende, pelo menos: - um primeiro forno que pode ser aquecido, - pelo menos uma estação de tratamento de têmpera, que é prevista e alinhada para ajustar uma diferença de temperatura entre pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente, - pelo menos uma ferramenta de temperagem por compressão, - pelo menos um dispositivo de tratamento posterior mecânico, atribuído à ferramenta de temperagem por compressão.

[0036] De forma preferida, o primeiro forno pode ser aquecido por meio de calor por radiação e/ou convecção. Preferencialmente, o dispositivo compreende ainda um segundo forno que pode ser aquecido, particularmente, por meio de calor por radiação e/ou convecção. De forma particularmente preferida, o segundo forno é posterior à estação de tratamento de têmpera. Além disso, é preferido que o segundo forno seja previsto e alinhado para aquecer pelo menos uma primeira subárea ou pelo menos uma terceira subárea do componente, em torno de pelo menos 50 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 100 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 150 K ou mesmo, em torno de pelo menos 200 K.

[0037] De acordo com uma outra modalidade vantajosa, é sugerido que, pelo menos o primeiro forno ou o segundo forno, seja um forno contínuo ou um forno de câmara. De forma preferida, o primeiro forno é um forno contínuo, particularmente, um forno contínuo de rolos. De forma particularmente preferida, o segundo forno é um forno contínuo, particularmente, um forno contínuo de rolos, ou um forno de câmara, particularmente, um forno de câmaras multicamadas com pelo menos duas câmaras sobrepostas.

[0038] De forma preferida, o segundo forno apresenta um espaço interno do forno que pode ser aquecido, particularmente (exclusivamente), por meio de calor por radiação, no qual, pode ser ajustada preferencialmente uma temperatura interna quase uniforme. Particularmente, se o segundo forno for executado como forno de câmaras multicamadas, podem ser disponibilizadas, conforme o número de câmaras, vários tais espaços internos do forno.

[0039] De forma preferida, são atribuídas fontes de calor por radiação (exclusivamente) no primeiro forno e/ou no segundo forno. De forma particularmente preferida, em um espaço interno do forno do primeiro forno e/ou em um espaço interno do forno do segundo forno, é disposto pelo menos um elemento térmico (o componente que não entra em contato) que funciona eletricamente, como, por exemplo, pelo menos um circuito térmico que funciona eletricamente e/ou pelo menos um filamento térmico que funciona eletricamente. De forma alternativa ou adicional, no espaço interno do forno do primeiro forno e/ou no espaço interno do forno do segundo forno, pode ser disposto pelo menos um tubo de radiação particularmente aquecido a gás. Preferencialmente, no espaço interno do forno do primeiro forno e/ou no espaço interno do forno do segundo forno são dispostos vários bicos de gás do tubo de radiação ou tubos de radiação nos quais queima respectivamente pelo menos um bico de gás. Por meio disso, é particularmente vantajoso se a área interna dos tubos de aço, nos quais queimam o bico de gás, for separada atmosfericamente do espaço interno do forno, de tal modo que nenhum gás de combustão ou gás de escape possa chegar no espaço interno do forno e, com isso, não possa influenciar a atmosfera do forno. Uma tal disposição é denominada como “aquecimento a gás indireto”.

[0040] De forma preferida, a estação de tratamento de têmpera é posterior ao primeiro forno. Na estação de tratamento de têmpera, pelo menos um bocal pode ser disposto ou mantido, que é previsto e alinhado para o fornecimento de um fluido. Preferencialmente, o pelo menos um bocal é previsto e alinhado para o fornecimento de um fluido para o arrefecimento da pelo menos uma primeira subárea e/ou pelo menos uma terceira subáreas do componente. Assim, pode ser ajustada, de forma particularmente vantajosa, uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea ou a pelo menos uma terceira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente. De forma particularmente preferida, o pelo menos um bocal é alinhado de tal modo que o fluido possa ser fornecido à primeira subárea e/ou a uma terceira subárea do componente. De forma ainda mais preferida, um campo do bocal com vários bocais é disposto na estação de tratamento de têmpera, sendo que os bocais são previstos e alinhados respectivamente para fornecer um fluido. De forma particularmente preferida, uma forma do campo do bocal e/ou uma disposição dos vários bocais é ajustada à geometria (a ser obtida) da pelo menos uma primeira subárea e/ou da pelo menos uma terceira subárea do componente.

[0041] De forma preferida, na estação de tratamento de têmpera é disposto pelo menos um dispositivo de aquecimento. Preferencialmente, o dispositivo de aquecimento é previsto e alinhado para inserir energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente. De forma particularmente preferida, o dispositivo de aquecimento é disposto e/ou alinhado na estação de tratamento de têmpera de tal modo que a entrada de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente pode ser realizada simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela ao arrefecimento da pelo menos uma primeira subárea e/ou da pelo menos uma terceira subárea do componente por meio de pelo menos um bocal. De forma preferida, o dispositivo de aquecimento compreende (exclusivamente) pelo menos uma fonte de calor por radiação. De forma particularmente preferida, a pelo menos uma fonte de calor por radiação é formada com pelo menos um elemento térmico que funciona eletricamente (o componente que não entra em contato (de forma mecânica e/ou elétrica)), como, por exemplo pelo menos um circuito térmico que funciona eletricamente e/ou pelo menos um filamento térmico que funciona eletricamente. De forma alternativa ou adicional, pode ser previsto pelo menos um tubo de radiação aquecido a gás como fonte de calor por radiação.

[0042] Preferencialmente, a ferramenta de temperagem por compressão é posterior a um segundo forno. A ferramenta de temperagem por compressão é prevista e alinhada particularmente para (pelo menos parcialmente) resfriar, particularmente, arrefecer e moldar o componente simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela.

[0043] O pelo menos um dispositivo de tratamento posterior mecânico é atribuído posterior à ferramenta de temperagem por compressão. De forma preferida, o dispositivo de tratamento posterior pode ser colocado ou disposto na área da ferramenta de temperagem por compressão. De forma particularmente preferida, o dispositivo de tratamento posterior pode ser alinhado ou é alinhado à ferramenta de temperagem por compressão. De forma ainda mais preferida, o dispositivo de tratamento posterior é unido de tal forma à ferramenta de temperagem por compressão, particularmente, de forma eletrônica, mecânica, pneumática, hidráulica e / ou por meio de sinalização, que o dispositivo de tratamento posterior atua em conjunto com a ferramenta de temperagem por compressão. O dispositivo de tratamento posterior pode apresentar um dispositivo separado (da ferramenta de temperagem por compressão) ou integrar pelo menos parcialmente a ferramenta de temperagem por compressão e/ou ser firmemente unido à ferramenta de temperagem por compressão. O dispositivo de tratamento posterior pode apresentar (aqui), por exemplo, uma ferramenta de tratamento posterior, particularmente, uma ferramenta de separação, ferramenta de punção e/ou ferramenta de corte, que é moldada ou formada, preferencialmente, em ou dentro de uma ferramenta de temperagem por compressão, particularmente, em uma cobertura superior e/ou cobertura inferior da ferramenta de temperagem por compressão ou que é unida de forma fixa à ferramenta de temperagem por compressão. Desse modo, uma primeira parte de uma ferramenta de tratamento posterior, particularmente, um primeiro corte, pode ser unida a uma cobertura superior da ferramenta de temperagem por compressão e/ou uma segunda parte de uma ferramenta de tratamento posterior, particularmente, um segundo corte, pode ser unido (diretamente e/ou de forma fixa) à cobertura inferior da ferramenta de temperagem por compressão.

[0044] De acordo com uma modalidade vantajosa é sugerido que o pelo menos um dispositivo de tratamento posterior mecânico apresente pelo menos uma ferramenta de corte mecânica.

[0045] De forma preferida, o dispositivo serve para realizar um processo aqui sugerido. De acordo com uma modalidade vantajosa é sugerido que o dispositivo seja previsto e alinhado para a realização de um processo aqui sugerido.

[0046] Os detalhes, características e modalidades vantajosas discutidas em conjunto com o processo inicialmente apresentado acima também podem aparecer, correspondentemente no dispositivo apresentado aqui, e vice-versa. Com relação a isso, é feita referência completa às modalidades para uma caracterização mais detalhada das características.

[0047] De acordo com um outro aspecto, é sugerida uma utilização de um dispositivo de tratamento mecânico posterior ao corte (mecânico) de um componente metálico mantido em uma ferramenta de temperagem por compressão, sendo que, o componente apresenta pelo menos uma primeira subárea com propriedades de estabilidade menores e pelo menos uma segunda subárea com propriedades de estabilidades elevadas (em comparação às outras) e sendo que o corte ocorre (apenas) dentro da e/ou na pelo menos uma primeira subárea.

[0048] Os detalhes, características e modalidades vantajosas discutidas em conjunto com o processo e/ou dispositivo apresentado acima também podem aparecer, correspondentemente na utilização apresentada aqui, e vice- versa. Com relação a isso, é feita referência completa às modalidades para uma caracterização mais detalhada das características.

[0049] A invenção, assim como o escopo técnico, é esclarecido a seguir, em mais detalhes, com base nas Figuras. Deve notar-se que a invenção não deve ser limitada pelas modalidades mostradas. Particularmente, também é possível, contanto que não expresso em contrário, extrair aspectos parciais das questões esclarecidas nas Figuras e combinar com outros componentes e/ou conhecimentos das outras Figuras e/ou da presente descrição. Mostra-se de forma esquemática: Figura 1: um gráfico de um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico, e Figura 2: uma vista superior de um componente metálico;

[0050] Figura 1 mostra de forma esquemática um gráfico de um dispositivo 8 para tratamento térmico de um componente metálico 1. O dispositivo 8 apresenta um primeiro forno 9, uma estação de tratamento de têmpera 10 e uma ferramenta de temperagem por compressão 4. É previsto, por exemplo, entre a estação de tratamento de têmpera 10 e a ferramenta de temperagem por compressão 4, um segundo forno 12. O dispositivo 8 representa aqui uma linha de termo moldagem para temperagem por compressão. A estação de tratamento de têmpera 10 é (diretamente) posterior ao primeiro forno 9, de modo que, um componente 1 a ser tratado por meio do dispositivo 8, após deixar o primeiro forno 6, possa ser colocado diretamente na estação de tratamento de têmpera 10. Além disso, o segundo forno 12 da estação de tratamento de têmpera 10 e a ferramenta de temperagem por compressão 4 são (diretamente) posteriores ao segundo forno 12.

[0051] Além disso, o dispositivo de tratamento posterior mecânico 11 representado na Figura 1 compreende um dispositivo que é atribuído à ferramenta de temperagem por compressão 4. O dispositivo de tratamento posterior mecânico 11 apresenta uma ferramenta de corte 5, com a qual o componente metálico 1 pode ser seccionado pelo menos parcialmente.

[0052] A Figura 2 mostra, de forma esquemática, uma vista superior de um componente metálico 1 com duas primeiras subáreas 2 e duas segundas subáreas 3. Além disso, o componente apresenta, de forma exemplificativa, uma terceira subárea 13. O componente 1 é mostrado aqui em um estado posterior à temperagem por compressão. Nas segundas subáreas 3, o componente 1 é temperado (de forma completamente martensítica). Com isso, o componente 1 apresenta, nas segundas subáreas 3, uma estabilidade elevada. Por outro lado, o componente 1 apresenta, nas segundas subáreas 3, uma estabilidade elevada. Contudo, o componente 1 apresenta a menor estabilidade na terceira subárea 13. Assim, a terceira subárea 13 pode servir, por exemplo, para absorver uma energia de impacto que atua sobre o componente 1.

[0053] De acordo com a representação segundo a Figura 2, uma das primeiras subáreas 2 do componente 1 forma uma área de flange 6 e uma outra primeira subárea 2, uma área para um rebaixo 7. Visto que as primeiras subáreas 2 apresentam uma estabilidade reduzida em comparação às segundas subáreas 3 temperadas (de forma completamente martensítica), a área de flange 6 assim como a área para o rebaixo 7 podem ser cortadas mecanicamente. Na Figura 2, a área de flange 6 ainda não é posteriormente tratada mecanicamente. A área para o rebaixo 7 já é tratada posteriormente de forma mecânica, de modo que o rebaixo 7 pode ser reconhecido na Figura 2.

[0054] São especificados um processo e um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico, que solucionam pelo menos parcialmente os problemas apresentados com relação ao estado da técnica. Particularmente, o processo e o dispositivo permitem a produção de um componente com contornos os mais precisos possíveis, na produção industrial em série. Além disso, o processo e o dispositivo podem ser executados ou operados com custos energéticos os mais regrados possíveis e/ou podem ser realizados ou produzidos com custos de investimentos os mais regrados possíveis. Além disso, tanto o processo como o dispositivo permitem, particularmente, um tempo de ciclo o menor possível. Lista de referências numéricas 1 componente 2 primeira subárea 3 segunda subárea 4 ferramenta de temperagem por compressão 5 ferramenta de corte 6 área de flange 7 rebaixo 8 dispositivo 9 primeiro forno 10 estação de tratamento de têmpera 11 dispositivo de tratamento posterior 12 segundo forno 13 terceira subárea

Claims (8)

1. Processo para o tratamento térmico de um componente metálico (1) caracterizado por pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente (1), b) ajustar uma diferença de temperatura entre pelo menos uma primeira subárea (2) e pelo menos uma segunda subárea (3) do componente (1), b’) inserir energia térmica por meio de calor por radiação em todo o componente (1), c) Moldar e arrefecer, pelo menos parcialmente, o componente (1) na ferramenta de temperagem por compressão (4), d) tratamento posterior mecânico da pelo menos uma primeira subárea (2) do componente (1), em que o ajuste da diferença de temperatura na etapa b) ocorre pelo arrefecimento da pelo menos uma primeira subárea (2) e/ou aquecimento da pelo menos uma segunda subárea (3).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente, na etapa a), é aquecido por meio de calor por radiação e/ou convecção em torno de pelo menos 500 K.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tratamento posterior mecânico é realizado na etapa d) com pelo menos uma ferramenta de corte (5) mecânica.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o componente (1) é mantido na ferramenta de temperagem por compressão (4) durante o tratamento posterior mecânico.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma primeira subárea (2) do componente (1) forma uma área de flange (6) e/ou uma área para um rebaixo (7).

6. Dispositivo (8) para o tratamento térmico de um componente metálico (1) de acordo com o processo como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos: -um primeiro forno (9) que pode ser aquecido, - pelo menos uma estação de tratamento de têmpera (10), que é prevista e alinhada para ajustar uma diferença de temperatura entre pelo menos uma primeira subárea (2) e pelo menos uma segunda subárea (3) do componente (1), - um segundo forno (12) com uma câmara de forno que pode ser aquecida por meio de calor por radiação, em que o segundo forno (12) é configurado para inserir energia térmica em todo o componente (1); - pelo menos uma ferramenta de temperagem por compressão (4), - pelo menos um dispositivo de tratamento posterior mecânico (11), atribuído à ferramenta de temperagem por compressão (4).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de tratamento posterior mecânico (11) apresenta pelo menos uma ferramenta de corte mecânica (5).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (8) é previsto e alinhado para realizar um processo, conforme definido nas reivindicações 1 a 6.

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